RH精炼炉工艺

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P1.5/50
B50
RH (W/kg)
源自文库
(T)
2.20
1.68
VOD RH
220 400 1.4 30
GCr15
严格控制钢中T.O含量、
夹杂物和碳化物析出，提 高疲劳寿命
T.O<10,[Ti]≤30
不允许出现液析碳化 物、网状碳化物
RH LF-VD
滚动疲劳寿命>107
RH炉外精炼概述
• 炉外精炼的主要手段
➢ 中国的RH发展是在90年代以后开始的，但近几年来随着低碳钢在市场上所占比例越 来越高，RH的用途越来越广。目前，一般中、大型钢厂都配置有RH炉。
➢ RH新技术的发展：新日铁发明的KPB（MFB）利用外加能源介质，实现了处理位上 的真空槽烘烤，其吹氧脱碳的功能，使生产出C≤20ppm的超低碳钢。
RH炉外精炼概述
LF
大方
硬硬线线钢钢
精炼
坯连
帘帘线线钢钢
RH
铸
石石油油套套管管
精炼
铁水
转炉
脱硅
复吹
脱磷
脱硫
AOD
SS-V OD
RHOB/ KTB
大板 坯连 铸
不锈钢
RH炉外精炼概述
• 短流程钢厂冶炼工艺路线
铁水 脱硫
转炉
废钢
电炉
CASOB
LF 炉
小方坯 连铸
各类建材 普碳钢 普通低合金钢 机械工程用钢 易切削钢
废钢 生铁 DRI/HBI
• RH的发展简史
DH
=
DH-OB =
RH
=
RH-OB =
RH-KTB =
RH－MFB ＝
Dortmund Hörde，1956 at the Dortmund-Hörder-Hüttenunion..
Dortmund Hörde with Oxygen Blowing Ruhrstahl Heraeus，RH精练法是德国钢铁公司Ruhrstahl和Heraens 联合于1958年成功开发的真空循环脱气法 Ruhrstahl Heraeus with Oxygen Blowing. 1972年新日铁室兰厂根据VOD 生产不锈钢的原理，开发了RH－OB真空吹氧技术。 Ruhrstahl Heraeus Kawasaki Top Blowing. 1986年日本原川崎钢铁公司( 现已和NKK重组为JEE公司)在传统的RH基础上，成功地开发了RH顶 吹氧(RH KTB)技术，将RH技术的发展推向一个新阶段。 Ruhrstahl Heraeus Multifunctional. 1992年日本新日铁 公司广畑厂在日本 原川崎公司开发RH－KTB精炼技术之后，为降低初炼炉的出钢温度以及脱 碳的需要，开发了多功能喷嘴的RH顶吹氧技术
RH炉外精炼概述
• RH的发展简史
RH-PB法
新日铁名古屋厂于1987年研制成功RHPB法，不仅可以生产出超低硫、极低碳和超 低磷钢来，而且在处理过程中氢含量也是降 低的。它利用原有RH-OB法真空室下部底吹 氧喷嘴，使其具有喷粉功能，依靠载气将粉 剂通过OB喷嘴吹入钢液。RH真空室下部装有 两个喷嘴，可以利用切换阀门来改变吹氧方 式还是喷粉方式。同时通过加铝可使钢水升 温。此法还具有良好的去氢效果，不会影响 传统的RH真空脱气的能力，更不会有吸氮之 忧。
DH 30-40 0.08 15-20 ≤2.0 ≤30 70-85
无 0.4-0.5
0.9
真空钢包炉 40-50 0.09 20 ≤2.0 ≤30 80-90 无 0.3-0.4 0.8
RH炉外精炼概述
• 炉外精炼的主要手段
新一代钢铁材料的发展趋势是：超洁净、高均匀和微细组织结构控制。RH可以 满足各类高品质钢材洁净度的要求。对于同时要求超低碳、超低硫的钢种（如电工硅 钢）和同时要求超低碳、超低氮的钢种（如IF钢）以及同时要求低碳、低硅的钢种 （如涂镀钢板）RH是唯一最佳的精炼设备。而对于要求氧、硫含量的钢种（如低合 金高强度钢和特殊钢）可以选择RH也可以选择LF-VD（或LF-RH）。而对于不锈钢冶 炼VOD是最佳的冶炼设备，但日本许多钢厂也采用RH取代VOD生产不锈钢。
dS<50m
TIRP钢 准确控制成份、夹杂物和 [C]≤0.2, [Si]≤0.03, 组织结构，保证表面质量 [Mn]=1.5
精炼 工艺
性能指标 S B r EL/%
RH
105~ 170
280~ 318
2.5
>40
RH 450 800 0.9 26
X80 X100
超低硫精炼，严格控制钢 [S]<10, [P]<80 中夹杂物和钢材组织结构 [O]<20, [N]<50,
RH炉外精炼概述
• RH的发展简史
RH-OB法
1972年新日铁室兰厂依据VOD技术生产不锈钢原理， 开发了RH-OB真空吹氧技术。图 是RH-OB法示意图，其与 转炉配合，用于生产含铬不锈钢。紧接着新日铁大分厂在室 兰厂基础上发展了RH-OB真空精炼工艺技术，利用RH-OB 真空吹氧法进行强制脱碳、加铝吹氧升高钢水温度、生产铝 镇静钢等技术，从而减轻了转炉负担，提高了转炉作业率， 降低了脱氧铝耗。我国宝钢1985年11月投产的RH装置即采 用了RH-OB技术，可处理40多个钢种，按照新日铁和曼内 斯曼企业标准检验，钢种合格率为99.3%，钢管钢等钢种的 杂质物明显减少。RH-OB吹氧技术由于脱碳速度快得到了 迅速推广，但同时也暴露了其自身的弱点，即RH-OB喷嘴 寿命低，降低了RH设备的作业率，喷溅严重，RH真空室易 结瘤，辅助作业时间延长，要求增加RH真空泵的能力，这 些问题阻碍了RH-OB真空吹氧技术的进一步发展。
RH炉外精炼概述
• 炉外精炼的分类
渣洗法：合成渣洗、同炉渣洗
按精炼手段分类
常压下处理法
真空精炼法
Ar精炼法：Gazal、CAB、AOD、CLU 脱气为主:钢包除气法、DH、RH
脱C、O、气为主:VOD、RH-OB、RH-PI
真空和加热法： ASEA-SKF、VAD、LF
RH炉外精炼概述
• 炉外精炼的分类
下生产超低碳钢。实践证明，使用RH-KTB工艺时，转炉出钢终点[C]含量可从 0.025%提高到0.05%，因而可以使转炉的负担减轻。 ➢ 应用RH-KTB法，稳定地降低脱气结束时渣中的(%TFe)和钢水中的T[O]。从而 使连铸时由于钢水中的Al2O3造成的浸入式水口的堵塞得到缓解，提高了板坯 的表面质量。
目录
• RH炉外精炼概述 • RH主要设备及功能 • RH耐火材料 • RH工艺参数的选择考虑因素 • RH工艺原理 • RH模型研究 • 国内主要钢企RH情况 • 典型钢种的RH精炼 • RH生产过程事故处理
RH炉外精炼概述
• 钢铁冶金工艺路线
RH炉外精炼概述
• 大型联合企业冶炼工艺流程
铁水脱硫 转炉复吹
➢ 以后各国都在真空循环脱气法上开展了研究。其中以日本发展最为迅速。新日铁在 1972年发明了RH-OB法，能起到铝升温的作用。
➢ 80年代中期，大分厂、名古屋厂为了得到低硫钢水，采用喷吹脱硫剂的方法生产出 S≤10ppm的RH钢。80年代后期～90年代初期，日本川崎发明了RH－KTB，实现了 二次燃烧和吹O2脱C，和KPB(MFB)用顶枪喷吹脱S剂。
4）同炉渣洗法主要用于电炉出钢过 程中对钢水脱S、脱O和去除夹杂。
RH炉外精炼概述
• 炉外精炼的主要手段
RH炉外精炼概述
• 炉外精炼的主要手段
各种真空精炼方法的技术比较
碳含量/10-6 最大脱碳速率/min-1 脱碳时间/min 脱氢能力/10-6 钢中T.O/10-6 脱硫率/% 化学加热 相对投资成本 相对操作成本
[H]<1
35W230 要求同时降低C、N含量 [C]<24, [S+N]<30
和S含量，精确控制成份 [Si]2.6~2.9%
和析出物形态
[S]<10, [N]<25
409L 严格控制钢中C、N和S的 [C+N]≤120 444 含量，降低晶间腐蚀 [S+N]≤80
LF-RH LF-VD
550
690
CAS-OB
板坯连铸
LF
RH/KTB/PB
板坯连铸
产品 热轧钢板 冷轧深冲钢板 镀层板，涂层板 锅炉板、桥梁板 造船板
产品 IF 钢 电工用钢 石油管线钢 低温用钢 超深冲钢
RH炉外精炼概述
• 特殊钢厂冶炼工艺路线
废钢
UHP
生铁
电炉
DRI/HBI
VD
轴轴承承钢钢
精炼
齿齿轮轮钢钢
优优质质弹弹簧簧钢钢
1） AOD、CLU、VOD、RHOB和 VODC适合冶炼低碳和超低碳钢;
按精炼的主要用途分类
2）桶炉，VAD（VHD）和LF具备加 热搅拌功能对温度控制灵活,可去气、 脱氧、去除夹杂和合金化;
3）DH、RH,不同形式的流滴去气法 和 真 空 吹 Ar 法 , 可 脱 除 钢 中 气 体 、 氧 和夹杂,但无加热设备,适应于普通钢 和中低合金钢的真空脱气处理;
目前，RH已成为世界上最主要的炉外精炼设备。其特点是：精炼功能强、处理 能力大、处理周期短、处理后钢水的洁净度水平高，因此在世界上广泛的应用于转炉 炼钢厂，并成为生产低碳冷轧钢板所必须的炉外精炼设施。和其它真空精炼设备相比， RH的处理时间最短，处理后钢水的洁净度最高。从投资成本比较，现代RH比传统 RH略有增加，但和其它真空精炼设备相比，投资成本约高出50%。但其操作成本低 于传统RH，与VD炉大体相当。
UHP 电炉
LF 精炼
薄板坯 连铸
普通热轧板 冷轧板 镀层板
RH炉外精炼概述
• 炉外精炼的概念及目的
概念： 炉外精炼就是将转炉（或电炉）中初炼的钢水移到另一反应器中进行精炼的过
程，也称二次精炼。 目的：
把传统的炼钢方法分为两步，即初炼+精炼。初炼—在氧化性气氛下进行炉料 的熔化、脱P、脱C和合金化。精炼—在真空、惰性气体或可控气氛的条件下进行 深脱C、去气、脱氧、去夹杂物和夹杂物变性处理，调整成分，控制钢水温度等， 从而优化工艺和产品结构、开发高附加值产品、节能降耗、降低成本增加经济效益。
RH炉外精炼概述
• 炉外精炼的主要手段
各种高品质钢的性能和洁净度要求及其相适应的精炼方法
钢类
超低碳钢
低碳铝镇静 钢 低合金 高强度钢
高级电工钢
超纯铁素体 不锈钢 特殊钢（轴 承钢）
代表 钢种
技术特点
纯净度要求 10-6
IF钢 要求同时降低钢中[C]、 [C]<20, [N]<20,
[N]和T.O
[S]<50, T.O<20,
RH炉外精炼概述
• RH的发展简史
RH-KTB法
与常规的RH工艺相比，应用RH-KTB的效果主要有 ： ➢ 在RH-KTB方法中，有30%的氧用于CO气体的二次燃烧，二次燃烧率达60%，
使RH处理过程中的热损失得以补偿，因此可降低转炉出钢温度约26℃。 ➢ 提高脱碳速率。在不延长RH真空处理时间的条件下，可在较高转炉出钢含碳量
RH炉外精炼概述
• RH的发展简史
RH-KTB法
由于RH操作过程中钢液温降比较大，因 此采用普通的RH真空脱碳工艺，就要要求转 炉较高的出钢温度。1986年，日本川崎钢铁 公司为满足汽车工业的飞速发展，要求努力 降低钢板中的碳含量，以保证冷轧板具有良 好的塑性、拉伸性、非时效性。为改进冷轧 超低碳钢的生产工艺，开发出了RH-KTB真空 吹氧技术，将RH技术发展推向一个新阶段。 第一台RH-KTB真空吹氧设备安装在川崎钢铁 公司千叶厂。 KTB法是用水冷氧枪向真空室 内的钢液供给氧气的工艺方法，如图所示。
现代RH ≤15 0.35 <13 ≤1.0 ≤15 40-60 有 1 1.1
传统RH ≤20
0.1~0.15 <15 ≤1.5 ≤25 0 无
0.8-0.9 1.2
VD 0.05-1.0
0 无脱碳功能
≤2.0 ≤10 80-90 无 0.5-0.6 1.0
VOD ≤50 0.20 40-50 ≤2.0 ≤30 80-90 有 0.6-0.7 1.2
RH炉外精炼概述
• RH的发展简史
RH-IJ法
1982年，徐匡迪发表了RH-IJ技术的实 验室报告，同年，新日铁开始研究此组合技 术，并于1985年开始工业性实验。RH-IJ技术 即RH喷粉技术，图 是RH-IJ技术的示意图， 这项技术可在一次操作中同时完成脱硫、脱 氢、脱碳、减少非金属夹杂和调整成分的目 的。
RH炉外精炼概述
• RH的发展简史
➢ RH真空精炼技术起源于50年代，1957年阿尔贝德公司申请了钢水真空精炼脱气法 的技术专利，这是真空脱气法发展的开端。
➢ 1958年德国 Rheinstahl（莱茵钢公司）和 Heratus（赫拉乌斯）真空泵厂合作成功 地进行了工业性生产实验，取得了可喜的处理效果，在1959年德国冶金工作者协会 上引起了同行的极大关注，定名RH。